Автор: ученик 9 класса МАОУ Лицей № 88 Дивинский Владимир. Работа посвящена исследованию проблем возникновения клаустрофобии и разработке профилактических мер по предупреждению данного расстройства. В практической части автор предлагает разработку для людей, предрасположенных к клаустрофобии, которая может быть использована как на Земле, так и в космосе. При длительном нахождении в замкнутом пространстве риск возникновения клаустрофобии возрастает, поэтому разработка профилактических мер по предупреждению данного расстройства является актуальной.

Введение

Статистика последних пяти лет показывает увеличение случаев обнаружения в России случаев возникновения клаустрофобии. Данные показывают, что данное расстройство наблюдается у 7-ми процентов населения России, к врачу же обращается только 0.3 процента от указанного количества. [2]

http://biopuls.info/bio/pict/2014/03/990-2014-00-01worldmap-depress-2010.jpgПозже область исследования расширилась на другие виды психологических расстройств, такие как стресс, депрессия и психосоматическая аллергия. Статистические данные представленных расстройств также вызывают много вопросов: Например, по данным глобального опроса одного из крупнейших Московских Специализированных журналов, В России стрессом страдает примерно 70% населения, причем треть этого количества находится в состоянии сильного стресса. [1],[3]

Следующим образом выглядит распространение депрессии по миру:

По прогнозам специалистов Института иммунологии ФМБА России половина россиян к 2019 году будет страдать той или иной формой аллергии. Еще десять лет назад аллергией страдала только четверть населения страны, а сегодня — уже треть. [4],[6].

Именно поэтому проект имеет практическое, а также коммерческое значение. «Большим вызовом» является анализ вопроса учащения случаев различных расстройств, а также разработка и совершенствование методов профилактики оных, а также средств первой помощи.

Гипотеза работы:Возможно улучшить условия постоянного нахождения в замкнутом пространстве как на Земле, так и в космосе.

Цель работы: Создать методы улучшения условий при межорбитальных перелетах, атакже вобычной жизни.

Задачи, определяемые целью работы:

  • Изучить необходимую литературу и источники интернета, связанные с данным вопросом.
  • Для оценки рассматриваемой проблемы проанализировать клаустрофобию как вид психической проблемы, рассмотреть вызываемые ей осложнения, а также вопросы по профилактике и предотвращению данного недуга в повседневной жизни обычного человека
  • Продумать комфортные и необходимые условия нахождения на кораблях дальнего следования.
  • Проконсультироваться по всем необходимым вопросам со специалистами.
  • А также разработать актуальный способ профилактики клаустрофобии на Земле для различных категорий потребителя.

    Объект исследования: – Клаустрофобия

    Предмет исследования: – профилактика клаустрофобии в стрессовых ситуациях

    Этапы реализации проекта

    Сроки реализации проекта – июнь 2017 года до 31 марта 2018 года включительно.

    Подготовительный этап

    Во время подготовительного этапа была собрана и проанализирована теоретическая информация о клаустрофобии, позже – о других схожих расстройствах, а также подробно изучена статистика этих болезней – их распространение в различных странах мира, возрастные, социальные категории больных, а также интенсивность заболеваемости.

    Были сделаны первоначальные эскизы различных разработок – как направленных на снижение случаев психических расстройств в космосе, так и на борьбу с различными расстройствами в любых условиях среди различных потребителей на земле.

    Далее была определена группа, над которой проводились предварительные исследования – ученики МАОУ Лицея № 88, проходившие репетиционный устный экзамен по русскому языку.С помощью специальной измерительной аппаратуры было подтверждено резкое повышение уровня стресса при данной работе. После того, как ученикам предложили созерцание личных вещей\ прослушивание музыки\расслабляющую дыхательную гимнастику в течение 10 минут на коротком перерыве, а работа проведена повторно, был зафиксирован более низкий уровень тревоги, стресса, постепенный приход в норму.

    Далее, на основе полученных данных, при сотрудничестве с генеральным директором «РОБОТЕХ системс» Максимом Фурманом было принято решение трансформировать продукт в универсальную личную аптечку с различным наполнением для профилактики повышения тревожности, а также разных психологических расстройств, или же для понижения их отрицательного эффекта.

    Начальный дизайн каюты одного из созданных в будущем межорбитальных кораблей был создан после консультациис психологом Лещинским Ярославом Николаевичем. Данному продукту уделяется меньшее внимание из-за его труднодоступности и непредсказуемости, однако в исследовательской работе был опубликован список рекомендаций к предполагаемому дизайну.

    Описание мероприятия

    По добровольному согласию из числа учеников Лицея № 88 было отобрано 20 человек, участвовавших в репетиционном тестировании по Русскому языку.

    Данные индивиды писали вначалеодну часть заданий, затем уходили на короткий перерыв, где им разрешалось в течение 10 минут,в отличие от обычного экзамена:

    • Прослушивать определенные музыкальные композиции:
    • Созерцать различные личные вещи, вызывающие приятные ассоциации:
    • Проводить одну из предложенных дыхательных гимнастик по предложенной инструкции.

    Затем ученики уходили и писали вторую часть задания. После каждого этапа ученикам измерялся пульс, а также проверялось общее самочувствие.

    Эксперимент показал, что перечисленные выше операции успешно помогли прийти в норму 66% учеников, и написать вторую часть экзамена в абсолютно нормальном или частично восстановленном положительном состоянии. Это говорит о положительном эффекте различных заявленных способов борьбы с тревожностью.

    Заключение

    В заключение данной исследовательской работы следует сделать следующие выводы.

    Для достижения цели, поставленной в начале работы, была проведена работа над поставленными в том же разделе задачами. Для успешного выполнения данной работы были взяты консультации у специалистов в различных областях, изучена литература и источники интернета, проведено анкетирование среди учащихся Лицея № 88, дабы определить более интересный для общественности вектор работы.

    В ходе работы были рассмотрено само понятие клаустрофобии, ее особенности и методы лечения.Также были проанализированы особенности профилактики и ее преимущества перед медикаментозной терапией и последующим лечением в условиях открытого космоса. Была предложена авторская разработка «успокаивающего» футляра и «расслабляющего» интерьера кораблей для дальних космических перелетов.

    Все задачи в ходе работы были выполнены, цель исследовательской работы – достигнута, гипотеза – подтверждена.

    Дальнейшие перспективы данной исследовательской работы распространяются на области внутреннего дизайна кораблей будущего, а также на область технологий, предназначающихся для борьбы с клаустрофобией.

    Список литературы:

    • 1.Лечение фобий. http://fobiya.info/lechenie-fobij[1]
    • 2.https://www.nhs.uk/conditions/phobias/treatment/[2]
    • 3.Лечащий врач – Профессиональное издание, публикующее оптимальные на сегодняшний день алгоритмы диагностики и лечения внутренних болезней, включая ургентные состояния. [3]
    • 4.https://medstudents.ru/2018/01/11/psixoz/[4]
    • 5.Исследовательская работа Дивинского Владимира «Анализ и разработка профилактических мер для борьбы с клаустрофобией: настоящее и будущее «[5]
    • 6.http://www.alkorbio.ru/proallergodiagnostica/ [6]
    Авторы: ученики 11 класса МАОУ Лицей № 88 Розанов Алексей Павлович, Матафонов Денис Сергеевич. Некоторые люди считают, что сегодня человечеству стоит сделтаь акцент на изучении природы черных дыр и кротовых нор и возможности их использования, ведь для того, чтобы преодолевать в космосе огромные расстояния, нужно развить скорость близкую к скорости света, чего мы сделать не можем.Так ли это?

    Солнце – ближайшая к Земле звезда, которую, в отличие от всех остальных объектов, мы отчетливо видим ясным днем. В ночное же время становятся доступны для наблюдения остальные светила бескрайнего космоса. Количество звезд, наполняющих Вселенную, подсчитать невозможно. Но ближайшие небесные тела, находящиеся в радиусе 16 световых лет, ученые обозначили и составили список. В него вошли 57 звездных систем. Некоторые из них – это не одинокие светила, а двойные и тройные звезды, поэтому общее количество небесных тел достигает 64. В перечень внесли и 13 коричневых карликов( субзвёздные объекты с массами в диапазоне от 0,012 до 0,0767 массы Солнца, или, соответственно, от 12,57 до 80,35 массы Юпитера). Как и в звёздах, в них идут термоядерные реакции ядерного синтеза на ядрах лёгких элементов (дейтерия, лития, бериллия, бора), но, в отличие от звёзд главной последовательности, вклад в тепловыделение таких звёзд ядерной реакции слияния ядер водорода незначителен, и, после исчерпания запасов ядер лёгких элементов, термоядерные реакции в их недрах прекращаются, после чего они относительно быстро остывают, превращаясь в планетоподобные объекты, ощутимо уступающие остальным объектам по массе. Только 7 звезд из списка мы можем рассмотреть без помощи оптического усиления – Сириус, Альфа Центавра, Эпсилон Эридана, Процион, Эпсилон Индейца, Тау Кита, 61 Лебедя.

    Наименьшее расстояние – 4,22 световых года(39 900 000 000 000 километров) – отделяет нашу планету от Проксима Центавра, одного из трех элементов звездной системы Альфа Центавра. По своим характеристикам самая близкая к Земле звезда (исключая Солнце) существенно отличается от соседок. Это светило принадлежит к спектральному классу M (красный карлик), а его масса и радиус не превышают 0,1 солнечного. Из-за невысокой температуры – 3042 K – она излучает мало энергии и не обнаруживается невооруженным глазом. Была открыта в 1915 году. Периодические и активные вспышки усиливают светимость звезды. Проксима Центавра и остальную часть родной для нее системы разделяет значительное расстояние, равное 0,21 светового года, поэтому находится ли она на ее орбите, достоверно не выяснено. Если докажут, что Проксима кружится вокруг двойной звезды, тогда ее полный период превышает 500 тыс. лет. Поиски возможных экзопланет около светила были безуспешны, ученые исключают присутствие крупных планет на его орбите.

    Два остальные составляющие системы – Альфа Центавра A и Альфа Центавра B – тесно взаимодействуют друг с другом. С Земли они наблюдаются как одна звезда. Расстояние до системы составляет 4,36 световых лет. Объекты причисляются к спектральным классам G и K – это желтый и оранжевый карлики. По своим характеристикам и температуре они схожи с Солнцем, но старше его по возрасту, который достигает 6 млрд. лет. Компонент Центавра A крупнее соседнего, его масса – 1,1, а диаметр – 1,2 солнечных. Показатели Центавра B – 0,9 и 0,86 соответственно. Звезда Барнарда – это красный карлик, который находится в созвездии Змееносца. Расстояние до Земли 5,96 световых лет. Звезда имеет слабую звездную величину(17% массы Солнца), из-за чего ее не видно с Земли невооруженным глазом. Звезду Барнарда можно наблюдать только при помощи оптических приборов – телескопов. Собственно, при помощи телескопа в 1916 году известный английский астроном Эдвард Эмерсон Барнард и открыл это небесное светило.

    Изучение доплеровского сдвига спектральных линий в спектре этой звезды показало, что звезда Барнарда медленно, но уверенно приближается к нам. Вполне вероятно, что через несколько тысяч лет эта звезда станет ближайшей нашей соседкой, обогнав звезды системы Альфа Центавра. У этой звезды нет экзопланет. Луман 16 – звездная система, которая была открыта относительно недавно – в 2013 году. Открыл ее известный американский астроном Кевин Луман при помощи телескопа WISE.Луман 16 представляет собой двойную звездную систему, которая состоит из двух коричневых карликов, которые удалены друг от друга на три астрономических единицы и вращаются вокруг общего центра масс с периодом 20 лет. Визуальная яркость первого компонента звездной системы Луман 16 А равна 23,25, а второго Луман 16 В – 24,07. Яркость первого компонента время от времени изменяется, что может свидетельствовать о периодическом изменении погодных условий на коричневом карлике. Масса первого компонента системы Луман 16 равна 30 массам планеты Юпитер. Масса второго компонента равняется 50. Изучение данной звездной системы, а также астрономические подсчеты показали, что у системы Луман 16 нет экзопланет. Других тел, вращающихся вокруг этой звездной системы, также не обнаружено.

    Четыре автоматические межпланетные станции — Пионер-10, Пионер-11, Вояджер-1, Вояджер-2 — достигли третьей космической скорости и покинули Солнечную систему; теперь с их помощью изучают межзвёздное пространство.

    Аппаратов, прямым назначением которых был бы полёт до ближайших звёзд, на начало XXI века не создано. Во второй половине XX века существовали проекты разработки пилотируемых межзвёздных кораблей «Орион» и «Дедал» на ядерной тяге. Их продолжением стали современные проекты ядерных звездолётов Longshot и «Икар». В 2011 году DARPA совместно с НАСА объявили о начале концептуального проекта «Через 100 лет к звёздам», целью которого является осуществление пилотируемого полёта к другим звёздным системам. По словам Поля Ерёменко, координатора проекта в DARPA, целью данного проекта является не постройка космического корабля, а стимулирование нескольких поколений учёных на исследования в различных дисциплинах и создание прорывных технологий. По словам директора Исследовательского центра Эймса (НАСА) Симона П. Уордена, проект двигателя для полётов в дальний космос может быть разработан в течение 15-20 лет. В 2016 году инициирован частный проект Breakthrough Starshot по созданию сверхмалых автоматических межзвёздных аппаратов, использующих световой парус и разгон сверхмощной лазерной установкой, для посылки к звездной системе Альфа Центавра, удаленной на 4,37 световых лет от Земли, со скоростью до 20% скорости света и временем полёта около 20 лет.

    Рассмотрим предполагаемый полёт к звёздной системе Альфа Центавра, удалённой от Земли на расстояние в 4,3 световых года. Если время измеряется в годах, а расстояния в световых годах, то скорость света С{\displaystyle \textstyle c} равна единице, а единичное ускорение а св.год/год² близко к ускорению свободного падения и примерно равно 9,5 м/c².

    Пусть половину пути космический корабль двигается с единичным ускорением, а вторую половину — с таким же ускорением тормозит . Затем корабль разворачивается и повторяет этапы разгона и торможения. В этой ситуации время полёта в земной системе отсчёта составит примерно 12 лет, тогда как по часам на корабле пройдёт 7,3 года. Максимальная скорость корабля достигнет 0,95 от скорости света.

    За 40 лет собственного времени такой космический корабль побывает в центре Галактики, за 52 года собственного времени космический корабль с единичным ускорением потенциально может совершить путешествие (вернувшись на Землю) к галактике Андромеды, удалённой на 2,5 млн св. лет. На Земле за время такого полёта пройдёт около 5 млн лет. Развивая вдвое большее ускорение (к которому тренированный человек вполне может привыкнуть при соблюдении ряда условий и использования ряда приспособлений, например, анабиоза), можно подумать даже об экспедиции к видимому краю Вселенной (около 14 млрд св. лет), которая займёт у космонавтов порядка 50 лет; правда, возвратившись из такой экспедиции (через 28 млрд лет по земным часам), её участники рискуют не застать в живых не то что Землю и Солнце, но даже нашу Галактику. Исходя из этих расчётов, чтобы космонавты избежали футурошока по возвращении на Землю, разумный радиус доступности для межзвёздных экспедиций с возвратом не должен превышать нескольких десятков световых лет, если, конечно, не будут открыты какие-либо принципиально новые физические принципы перемещения в пространстве-времени. Впрочем, обнаружение многочисленных экзопланет даёт основания полагать, что планетные системы встречаются у достаточно большой доли звёзд, поэтому космонавтам будет что исследовать и в этом радиусе.

    . К настоящему моменту времени у человечества есть много идей двигателя корабля, способного осуществить пилотируемое межзвездное путешествие.

    Солнечный (световой) парус считается самым перспективным и реалистичным на сегодняшний день вариантом межзвёздного аппарата, который может быть реализован на имеющихся сегодняшних технологиях. Преимуществом парусника является отсутствие топлива на борту. Его недостатком является невозможность использования паруса для торможения или путешествия назад к Земле, поэтому он хорош для запуска автоматических зондов, станций и грузовых кораблей, но малопригоден для пилотируемых полётов с возвратом.

    Прямоточные двигатели на межзвёздном водороде. Основная составляющая массы современных ракет — это масса топлива, требуемого ракете для разгона. Если удастся каким-нибудь образом использовать в качестве рабочего тела и топлива окружающую среду, можно значительно уменьшить массу межзвёздного аппарата и достичь за счёт этого больших скоростей движения даже при использовании топливно-ракетного двигателя.

    В 1960-ые годы была предложена конструкция межзвёздного прямоточного реактивного двигателя (МПРД). Она схожа с конструкцией воздушно-реактивных двигателей. Межзвёздная среда состоит в основном из водорода. Этот водород может быть захвачен и использован в качестве рабочего тела. Кроме того, он может быть использован в качестве топлива для управляемой термоядерной реакции, служащей источником энергии для создания ускоряющего ракету реактивного потока.

    Поскольку межзвёздная среда является крайне разреженной (порядка 1 атома водорода на кубический сантиметр пространства), предлагается использовать для сбора вещества магнитные поля.

    Ещё одним недостатком термоядерного прямоточного двигателя является ограниченность скорости, которой может достичь оснащённый им корабль (не более 0,119c = 35,7 тыс. км/с). Это связано с тем, что при улавливании каждого атома водорода корабль теряет определённый импульс, который удастся компенсировать тягой двигателя только, если скорость не превышает некоторый предел. Для преодоления этого ограничения необходима как можно более полная утилизация кинетической энергии улавливаемых атомов, что представляется достаточно трудной задачей.

    Электроракетный двигатель с ядерным реактором имеет малую тягу, большой вес необходимого для преобразования ядерной энергии в электрическую оборудования и как следствие небольшое ускорение, поэтому потребуются столетия для достижения нужной скорости, что позволяет использовать его только в кораблях поколений. Термические ядерные двигателитипа NERVA имеют достаточную величину тяги, но низкую скорость истечения рабочей массы (порядка 10 км/сек), поэтому для разгона до нужной скорости потребуется огромное количество топлива.

    Так же нельзя не сказать об ионных двигателях, фотонных, а так же варп-двигателях. Последние существуют на данный момент только в научной фантастике.

    Еще в начале 20-го века была сформулирована теория относительности. Говорят, что к Альберту Эйнштейну, ее создателю, прозрение пришло в один миг. Ученый будто бы ехал на трамвае по швейцарскому Берну. Он посмотрел на уличные часы и вдруг осознал, что эти часы остановятся, если трамвай разгонится до скорости света. В этом случае времени бы не стало. Время в теории относительности играет очень важную роль. Один из постулатов, сформулированных Эйнштейном, – разные наблюдатели воспринимают действительность по-разному. Это относится в частности ко времени и расстоянию. В тот день Альберт понял, что, выражаясь языком науки, описание любого физического явления или события зависит от того, в какой системе отсчета находится наблюдатель. К примеру, если какая-нибудь пассажирка трамвая уронит очки, они упадут по отношению к ней вертикально вниз. Если же посмотреть с позиции стоящего на улице пешехода, то траектория их падения будет соответствовать параболе, так как трамвай движется и одновременно падают очки. Таким образом, система отсчета у каждого своя. Если описание событий всегда зависит от того, кто их наблюдает, то это не относится к законам природы. Они являются, как принято выражаться на научном языке, инвариантными. Вот в этом и состоит принцип относительности.

    Специальная теория относительности.

    Мы живем в четырехмерном пространстве.

    Пространство и время – это проявления одной и той же сущности под названием «пространственно-временной континуум». Это и есть 4-мерное пространство-время с осями координат x, y, z и t. Мы, люди, не в состоянии воспринимать 4 измерения одинаково. По сути, мы видим только проекции настоящего четырехмерного объекта на пространство и время. Что интересно, теория относительности не утверждает, что тела изменяются при движении. 4-мерные объекты всегда остаются неизменными, но при относительном движении их проекции могут меняться. И мы это воспринимаем как замедление времени, сокращение размеров и т. д.

    Специальная теория относительности (СТО) накладывает жёсткие ограничения на возможность сверхсветового движения тел:

    1.если для разгона тела с ненулевой массой покоя затрачена конечная энергия, то тело не сможет достичь сверхсветовой скорости.

    2.объект, скорость которого начнёт приближаться к скорости света, из-за резкого роста напряжённости полей внутри самого объекта, начнёт терять состояние внутренней атомно-молекулярной устойчивости молекул вещества, из которого сам объект состоит.

    Давайте начнем с того, как общая теория относительности решает вопрос о природе гравитации. Закон всемирного тяготения Ньютона утверждает, что между двумя любыми массивными телами во Вселенной действует сила взаимного притяжения. По причине такого гравитационного притяжения Земля обращается вокруг Солнца. Общая теория относительности заставляет нас взглянуть на систему Солнце—Земля иначе. Согласно этой теории в присутствии столь массивного небесного тела, как Солнце, пространство-время как бы проминается под его тяжестью, и равномерность его ткани нарушается. Представьте себе эластичный батут, на котором лежит тяжелый шар (например, от боулинга). Натянутая ткань прогибается под его весом, создавая вокруг разрежение. Таким же образом Солнце продавливает пространство-время вокруг себя.
    Согласно этой картине Земля просто катается вокруг образовавшейся воронки (за исключением того, что маленький шарик, катающийся вокруг тяжелого на батуте неизбежно будет терять скорость и по спирали приближаться к большому). И то, что мы привычно воспринимаем как силу земного притяжения в нашей повседневной жизни, также есть ни что иное, как изменение геометрии пространства-времени, а не сила в ньютоновском понимании. На сегодня более удачного объяснения природы гравитации, чем дает нам общая теория относительности, не придумано.
    А теперь представьте, что произойдет, если мы будем — в рамках предложенной картины — увеличивать и увеличивать массу тяжелого шара, не увеличивая при этом его физических размеров? Будучи абсолютно эластичной, воронка будет углубляться до тех пор, пока ее верхние края не сойдутся где-то высоко над совсем потяжелевшим шаром, и тогда он просто перестанет существовать при взгляде с поверхности. В реальной Вселенной, накопив достаточную массу и плотность материи, объект захлопывает вокруг себя пространственно-временную ловушку, ткань пространства-времени смыкается, и он теряет связь с остальной Вселенной, становясь невидимым для нее. Так возникает черная дыра.

    Черной дырой именуется определенная область пространства во Вселенной, гравитация которого настолько велика, что любое тело находящееся рядом не сможет покинуть пределы черной дыры, преодолев гравитацию. Даже со скоростью света.

    На любую звезду действуют силы гравитации, которые пытаются сжать газ, из которого состоят звезды, при этом существуют силы, которые им противостоят – внутреннее давление, которое возникает в результате термоядерных реакций. После того, как запасы энергии внутри звезды заканчиваются, внутренние силы перестают оказывать сопротивление внешним. Плотность небесного тела возрастает, соответственно растет и гравитация. Если звезда сжимается до гравитационного радиуса(радиус Шварцшильда), то ее плотность достигнет отметки плотности черной дыры. Чтобы Солнце стало черной дырой, его нужно сжать до шара, диаметром 6 км, Землю до размера вишни. Существует ограничение на массу звезды, после которого звезда начинает необратимо сжиматься. Расчеты показывают, что это происходит, если масса звезды превышает две-три массы Солнца.
    В результате сжатия получается крайне небольшой объект, бесконечно высокой плотностью и огромной массой. Это называется сингулярностью.

    По современным представлениям, есть три сценария образования чёрной дыры:

    1. Гравитационный коллапс (катастрофическое сжатие) достаточно массивной звезды (более чем 3,6 масс Солнца) на конечном этапе её эволюции. Звезда, масса которой превышает две-три массы Солнца, в конце своей жизни сжимается в белый карлик. Если его масса велика, сжатие продолжается и белый карлик превращается в нейтронную звезду, которая коллапсирует до черной дыры либо сразу, либо после остывания. Массы нейтронной звезды может не хватить для коллапса, и тогда он начнется после того, как звезда всосет в себя достаточное количество межзвездного вещества.

    2. Коллапс центральной части галактики. Современные представления помещают огромную чёрную дыру в центр многих, если не всех, спиральных и эллиптических галактик. Например в центре нашей Галактики находится чёрная дыра Стрелец A* массой 4,31х106 М, вокруг которой вращается меньшая чёрная дыра.

    3. Формирование чёрных дыр в момент Большого Взрыва в результате флуктуаций гравитационного поля и/или материи. Такие чёрные дыры называются первичными.

    Как увидеть невидимое:

    Черные дыры ничего не излучают, даже свет. Однако астрономы научились видеть их, вернее - находить "кандидатов" на эту роль. Есть три способа обнаружить черную дыру.

    1. Нужно проследить за обращением звезд в скоплениях вокруг некоего центра гравитации. Если окажется, что в этом центре ничего нет, и звезды крутятся как бы вокруг пустого места, можно достаточно уверенно сказать: в этой "пустоте" находится черная дыра. Именно по этому признаку предположили наличие черной дыры в центре нашей Галактики и оценили ее массу.

    2. Черная дыра активно всасывает в себя материю из окружающего пространства. Межзвездная пыль, газ, вещество ближайших звезд падают на нее по спирали, образуя так называемый аккреционный диск, подобный кольцу Сатурна. (Именно это и пугало в брукхевенском эксперименте: черная мини-дыра, возникшая в ускорителе, начнет всасывать в себя Землю, причем процесс этот никакими силами остановить было бы нельзя.) Приближаясь к сфере Шварцшильда, частицы испытывают ускорение и начинают излучать в рентгеновском диапазоне. Это излучение имеет характерный спектр, подобный хорошо изученному излучению частиц, ускоренных в синхротроне. И если из какой-то области Вселенной приходит такое излучение, можно с уверенностью сказать - там должна быть черная дыра.

    3. При слиянии двух черных дыр возникает гравитационное излучение. Подсчитано, что если масса каждой составляет около десяти масс Солнца, то при их слиянии за считанные часы в виде гравитационных волн выделится энергия, эквивалентная 1% их суммарной массы. Это в тысячу раз больше той световой, тепловой и прочей энергии, которую излучило Солнце за все время своего существования - пять миллиардов лет. Обнаружить гравитаци онное излучение надеются с помощью гравитационно-волновых обсерваторий LIGO и других.

    В центре нашего Млечного Пути и других галактик располагается невероятно массивная черная дыра в миллионы раз тяжелее Солнца. Эти сверхмассивные черные дыры (такое название они получили) были обнаружены по наблюдениям за характером движения межзвездного газа вблизи центров галактик. Газы, судя по наблюдениям, вращаются на близком удалении от сверхмассивного объекта, и простые расчеты с использованием законов механики Ньютона показывают, что объект, притягивающий их, при мизерном диаметре обладает чудовищной массой. Так закрутить межзвездный газ в центре галактики может только черная дыра. Фактически астрофизики нашли уже десятки таких массивных черных дыр в центрах соседних с нашей галактик, и сильно подозревают, что центр любой галактики — суть черная дыра.

    Многие ученые до сих пор ломают голову над тем, можно или нет использовать черную дыру для путешествия во времени. Никто не знает, что находится по ту сторону этой космической воронки. В 1935 году Энштейном и Роузеном была выдвинута гипотеза о том, что небольшой разрез в одной черной дыре вполне может быть соединен с другим разрезом другой черной дыры, образуя таким образом узкий тоннель через пространство и время. На основе данной теории астрофизик Кип Торн изобрел алгоритм, который с помощью строгих математических формул описывает принцип работы и физику машины времени. Однако для построения временного портала современного технологического уровня, увы, недостаточно. В тоже время авторитетный британский космолог Стивен Хокинг считает, что объект, попавший в черную дыру, не исчезает бесследно – энергия его массы возвращается во вселенную в виде информации. В свое время, первоначальная теория черных дыр С. Хокинга стала настоящим прорывом в области астрофизики. Теперь же, согласно новой теории, черные дыры подчиняются законам квантовой физики. Новая теория, предложенная С. Хокингом, делает невозможным использование черных дыр для временных путешествий или перемещений в пространстве.

    В основе гипотезы  положены пять ключевых идей.

    • üТеория суперструн предсказывает, что все объекты нашего мира состоят из вибрирующих нитей и мембран энергии.
    • üОна пытается совместить общую теорию относительности (гравитации) с квантовой физикой.
    • üТеория суперструн позволит объединить все фундаментальные силы вселенной.
    • üЭта гипотеза предсказывает новую связь, суперсимметрию, между двумя принципиально различными типами частиц, бозонами и фермионами.
    • üКонцепция описывает ряд дополнительных, обычно ненаблюдаемых измерений Вселенной.

    Когда теория возникла в 1970 годы, нити энергии в ней считались 1-мерными объектами – струнами. Слово «одномерный» говорит о том, что струна имеет только 1 измерение, длину, в отличие от, например, квадрата, который имеет длину и высоту.

    Эти суперструны теория делит на два вида – замкнутые и открытые. Открытая струна имеет концы, которые не соприкасаются друг с другом, в то время как замкнутая струна является петлей без открытых концов. В итоге было установлено, что эти струны, называемые струнами первого типа, подвержены 5 основным типам взаимодействий. Взаимодействия основаны на способности струны соединять и разделять свои концы. Поскольку концы открытых струн могут объединиться, чтобы образовывать замкнутые, нельзя построить теорию суперструн, не включающую закольцованные струны. Это оказалось важным, так как замкнутые струны обладают свойствами, как полагают физики, которые могли бы описать гравитацию. Другими словами, ученые поняли, что теория суперструн вместо объяснения частиц материи может описывать их поведение и силу тяжести. Через многие годы было обнаружено, что, кроме струн, теории необходимы и другие элементы. Их можно рассматривать как листы, или браны. Струны могут крепиться к их одной или обеим сторонам.

    Современная физика имеет два основных научных закона: общую теорию относительности (ОТО) и квантовую. Они представляют совершенно разные области науки. Квантовая физика изучает мельчайшие природные частицы, а ОТО, как правило, описывает природу в масштабах планет, галактик и вселенной в целом. Гипотезы, которые пытаются объединить их, называются теориями квантовой гравитации. Наиболее перспективной из них сегодня является струнная. Замкнутые нити соответствуют поведению силы тяжести. В частности, они обладают свойствами гравитона, частицы, переносящей гравитацию между объектами.

    Теория струн пытается объединить четыре силы – электромагнитную, сильные и слабые ядерные взаимодействия, и гравитацию – в одну.

    Математическим следствием теории струн является то, что она имеет смысл в мире, число измерений которого больше трех. В настоящее время этому существует два объяснения:

    • üДополнительные измерения (шесть из них) свернулись, или, в терминологии теории струн, компактифицировались до невероятно малых размеров, воспринять которые никогда не удастся.
    • üМы застряли в 3-мерной бране, а другие измерения простираются вне ее и для нас недоступны.

    Важным направлением исследований среди теоретиков является математическое моделирование того, как эти дополнительные координаты могут быть связаны с нашими. Последние результаты предсказывают, что ученые в скором времени смогут обнаружить эти дополнительные измерения (если они существуют) в предстоящих экспериментах, так как они могут быть больше, чем ожидалось ранее.

    Цель, к которой стремятся ученые, исследуя суперструны – «теория всего», т. е. единая физическая гипотеза, которая на фундаментальном уровне описывает всю физическую реальность. В случае успеха она могла бы прояснить многие вопросы строения нашей вселенной.

    После суперструнной революции 1984 г., разработки велись с лихорадочной быстротой. В итоге вместо одной концепции получилось пять, названных тип I, IIA, IIB, HO, HE, каждая из которых почти полностью описывала наш мир, но не до конца. Физики, перебирая версии теории струн в надежде найти универсальную истинную формулу, создали 5 разных самодостаточных варианта. Какие-то их свойства отражали физическую реальность мира, другие не соответствовали действительности.

    На конференции в 1995 году физик Эдвард Виттен предложил смелое решение проблемы пяти гипотез. Основываясь на недавно обнаруженой дуальности, все они стали частными случаями единой всеобъемлющей концепции, названной Виттеном М-теория суперструн. Одним из ключевых ее понятий стали браны (сокращение от мембраны), фундаментальные объекты, обладающие более чем 1 измерением. Хотя автор не предложил полную версию, которой нет до сих пор, М-теория суперструн кратко состоит из таких черт:

    • ü11-мерность (10 пространственных плюс 1 временное измерение);
    • üдвойственности, которые приводят к пяти теориям, объясняющих ту же физическую реальность;
    • üбраны – струны, с более чем 1 измерением.

    В результате вместо одного возникло 10500 решений. Для некоторых физиков это стало причиной кризиса, другие же приняли антропный принцип, объясняющий свойства вселенной нашим присутствием в ней. Остается ожидать, когда теоретики найдут другой способ ориентирования в теории суперструн. Некоторые интерпретации говорят о том, что наш мир не единственный. Наиболее радикальные версии позволяют существование бесконечного числа вселенных, некоторые из которых содержат точные копии нашей. Теория Эйнштейна предсказывает существование свернутого пространства, которое называют червоточиной или мостом Эйнштейна-Розена. В этом случае два отдаленных участка связаны коротким проходом. Теория суперструн позволяет не только это, но и соединение отдаленных точек параллельных миров. Возможен даже переход между вселенными с разными законами физики. Однако вероятен вариант, когда квантовая теория гравитации сделает их существование невозможным. Некоторые полагают, что теория суперструн позволяет множественность измерений времени, следствием чего может быть путешествие через них. 

    Множество других теорий тяготения, которых существует сегодня целые сотни, в деталях отличается от ОТО. Однако все эти астрономические гипотезы сохраняют основное – идею кривизны. Если пространство кривое, то можно предположить, что оно могло принять, например, форму трубы, соединяющей области, которые разделены множеством световых лет. А возможно, даже эпохи, далекие друг от друга. Ведь мы ведем речь не о пространстве, привычном нам, а о пространстве-времени, когда рассматриваем космос. Дыра в нем может появиться лишь при определенных условиях.

    Мысли об искривлении появились сразу же после того, как была опубликована ОТО. Л. Фламм, австрийский физик, уже в 1916 году говорил о том, что пространственная геометрия может существовать в виде некоей норы, которая соединяет два мира. Математик Н. Розен и А. Эйнштейн в 1935 году заметили, что простейшие решения уравнений в рамках ОТО, описывающие изолированные электрически заряженные или нейтральные источники, создающие гравитационное поля, обладают пространственной структурой "моста". То есть они соединяют две вселенные, два почти плоских и одинаковых пространства-времени.

    Позднее эти пространственные структуры стали именоваться "кротовыми норами", что является довольно вольным переводом с английского языка слова wormhole. Более близкий его перевод – "червоточина" (в космосе). Розен и Эйнштейн даже не исключали возможности использования этих "мостов" для описания с их помощью элементарных частиц. Действительно, в этом случае частица является сугубо пространственным образованием. Следовательно, необходимости моделировать источник заряда или массы специально не появится. А удаленный внешний наблюдатель в случае, если кротовая нора имеет микроскопические размеры, видит лишь точечный источник с зарядом и массой при нахождении в одном из этих пространств.

    Главной проблемой обнаружения является то, что по природе своей Кротовая нора всасывает в себя абсолютно все, в том числе и излучение. И не «выпускает» ничего наружу. Единственное, что может подсказать местонахождение «моста», это газ, который при попадании в Кротовую нору продолжает испускать рентгеновское излучение, в отличии от попадания его в Черную дыру. Подобное поведение газа недавно было обнаружено у некоего объекта Стрелец А, что наталкивает ученых на мысль об существовании в его окрестностях Кротовой норы.

    население России испытывает гиповитаминоз На прилавках магазинов зелень не самого лучшего качества. Люди, ведущие ЗОЖ сталкиваются со сложностями при выращивание зелени. Системы гидропоники очень дорого стоят, некоторые люди ,желающие разводить растения на гидропонной системе не могут себе этого позволить. Не все люди могут постоянно следить за системой .

    Цель: Создать универсальную гидропонную систему с автоматическим, удаленным управлением.

    Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

    1.Изучить литературные источники по избранной теме исследования.

    2.Сконструировать систему.

    3.Написать программное обеспечение для системы.

    4.Подобрать наилучшую культуру для выращивания.

    5.Подобрать стимулятор роста, безопасный для людей.

    6.Создать эффективный гидропонный раствор.

    7.Разработать инструкцию по применению системы.

    На сегодняшний день гидропоника в России только начинает набирать свою популярность.

    Системы, которые сейчас используется обладают некоторыми недостатками, выделю 3 основных:

    1. Большая цена. От 6000 рублей.

    2. Сложность в использовании.

    3. Низкая автономность, при отключении электричества растения погибнут.

    В результате работы будет сконструирована система с удаленным управлением  и мониторингом, полностью автоматической работой. Так же разработаем раствор для выращивания рукколы, листового и кресс-салата. Ещё был подобран стимулятор роста, безопасный для людей, которые будут употреблять зелень, плоды. Для удобства использования системы была составлена  инструкция, в которой рассказано, как использовать систему, какие растения лучше использовать.

    Описание конструкции системы, и ее узлы.

    1. Корпус. Он состоит из алюминиевого каркаса, обтянутого пленкой. Поверх система покрыта фольгой, для более рационального использования освещения.

    2.Гидропоника. Состоит из труб диаметром 110, 50, 32 мм. Система снабжена насосом и компрессорами. В случае отказа насоса в системе остаётся жидкость , растения не погибают.

    3. Освещение.  Лама ДНАТ, совместно со светодиодами создаёт нужный, красно-синий спектр.

    4. Автоматика. Основой стал контроллер Ардуино. В системе имеется: датчик температуры и влажности, датчик освещённости, модуль реле. К Ардуино подключена система удаленного видео мониторинга и управления.

    5. Обеззараживание. Уф кварцевая лампа в защитно кожухе позволит не бояться гнилостных и грибковых  заболеваний, вредители то же не устоят.

    Эти узлы  позволят управлять системой из лукой точки мира, настройка температуры, влажности и освещения ,регуляция уровня воды поможет подобрать индивидуальные условия , для каждого пользователя и его растений.

    Поиск стимулятора роста.

    Для более простого решения этой задачи я подобрал критерии , на которые должен отвечать стимулятор роста.

    1. Ускорение роста и корнеоброзования.

    2. Низкая цена.

    3. Безопасность использования.

    4. Совместимость с составляющими питательного раствора.

    Под эти критерии подошёл гетероауксин.

    + этого стимулятора роста:

    1. Этот стимулятор вызывает растяжению клеточных мембран, в случае разрыва начинается активное деление клеток, следовательно ускоряет и рост растения. 

    2. Цена весьма низкая. Всего 15 рублей за упаковку.

    3. Это вещество безопасно для людей и животных.

    4. Гетероауксин инертнен к составляющим раствора.

    В гидропонный раствор нужно добавить всего 1 таблетку на 10 литров.

    Таблица 1. Подбор стимулятора роста.

    ускорение ростаценабезопасность использованияСовместимость с составляющими питательного раствора.
    корневин-+++
    гетероауксин++++
    гуминовые препараты+- ( на поздних стадиях развития растения)-++- (раствор темнеет и цветет)
    циркон +++- (разлагается под УФ)

    По результатам сравнения подошел гетероауксин.

    Таблица 2 .Подбор питательного раствора.

    на 10 литровраствор 1раствор 2раствор 3
    NH4NO30.20.10.5
    KNO30.50.30.7
    Ca(H2PO4)20.70.41.4
    MgSO40.40.20.8
    Fe2(SO4)30.060.020.1
    H3BO30.010.0090.08
    MnSO40.00450.00250.043
    ZnSO40.00020.000020.002
    CoSO40.00010.000020.001
    CuSO40.00020.000020.001
    вытяжка из ламинарии1.514
    РезультатРастения быстро набирают массу. Гнили растений и цветения раствора замечено не было.Растения растут медленно. Не гниют, раствор не зацвел.Растения на 3 день пожелтели, а раствор зацвел.

    Наилучшим  стал раствор под номером 1.

    Вытяжка была получена на аппарате Сокслекта.

    В результате работы была сконструирована гидропонная система, которая способна функционировать автономно, так же возможно удаленное управление.

    Был подобран оптимальный состав раствора для выращивания салата.

    Найден наилучший стимулятор роста- гетероауксин.

    Были подобраны наилучшие культуры: кресс салат и руккола.

    Проект учеников МАОУ Лицея 88 города Екатеринбурга Матафонова Дениса Сергеевича и Редкозубова Даниила Станиславовича. Цель: выявление масштабов и перспектив использования эффекта Доплера в научных исследованиях, аргументация его значимости. Гипотеза: новые открытия станут возможными благодаря методам, основанным на эффекте Доплера и сопутствующих явлениях. Задачи: 1. Определить физические и математические основы рассматриваемого явления. 2. Изучить методы применения эффекта Доплера, существующие на данный момент. 3. Определить пределы получения информации о мире, полученной при помощи этих методов. 4. Обозначить проблемы и перспективы подобных исследований. 5. Проведение эксперимента «Изучение и применение эффекта Доплера на примере акустических волн».
    • 1.1.Сущность эффекта Доплера.
    • 1.1.1.Эффект Доплера— изменениечастотыи, соответственно,длиныволныизлучения, воспринимаемое наблюдателем (приёмником), вследствие движения источника излучения и/или движения наблюдателя (приёмника). Эффект назван в честь австрийского физикаКристиана Доплера (1842).
    • 1.1.2.История открытия. Теоретическое обоснование.

    Исходя из собственных наблюдений за волнами на воде,Доплерпредположил, что подобные явления происходят в воздухе с другими волнами. На основании волновой теории он в 1842 году вывел, что приближение источника света к наблюдателю увеличивает наблюдаемую частоту, отдаление уменьшает её. Доплер теоретически обосновал зависимость частоты звуковых и световых колебаний, воспринимаемых наблюдателем, от скорости и направления движения источника волн и наблюдателя относительно друг друга. Это явление впоследствии было названо его именем.

    Доплер использовал этот принцип в астрономии и провёл параллель между акустическим и оптическим явлениями. Он полагал, что все звёзды излучают белый свет, однако цвет меняется из-за их движения к или от Земли (этот эффект для рассматриваемых Доплером двойных звёзд очень мал). Хотя изменения в цвете невозможно было наблюдать с оборудованием того времени, теория о звуке была проверена уже в1845 году. Только открытиеспектрального анализадало возможность экспериментальной проверки эффекта в оптике.

    1.1.3.Наблюдение.

    Эффект Доплера легко наблюдать на практике, когда мимо наблюдателя движется источник звука. Предположим, он выдаёт какой-то определённый тон, и он не меняется. Когда источник не движется относительно наблюдателя, тогда он слышит именно тот тон, который издаёт источник. Но если он будет приближаться к наблюдателю, то частота звуковых волн увеличится, и наблюдатель услышит более высокий тон, чем на самом деле издаёт источник. В тот момент, когда источник будет проходить мимо наблюдателя, он услышит тот самый тон, который на самом деле издаётся. А когда источник будет отдаляться, а не приближаться, то наблюдатель услышит более низкий тон, вследствие меньшей частоты звуковых волн.

    Для волн (например,звука), распространяющихся в какой-либо среде, нужно принимать во внимание движение как источника, так и приёмника волн относительно этой среды. Дляэлектромагнитных волн(например,света), для распространения которых не нужна никакая среда, в вакууме имеет значение только относительное движение источника и приёмника, что было открыто в опыте Физо . Отметим этот факт для проведения эксперимента.

    Также важен случай, когда в среде движется заряженная частица срелятивистской скоростью. В этом случае в лабораторной системе регистрируетсячеренковское излучение (см. далее), имеющее непосредственное отношение к эффекту Доплера.

    [...]

    1.1.Применение эффекта Доплера.

    1.3.1. Общая характеристика использования в астрофизике.

    Эффект Доплера является основополагающей частью современных теорий о начале Вселенной (Большом взрывеикрасном смещении). Принцип получил многочисленные применения в астрономии для измерений скоростей движения звёзд вдоль луча зрения (удаления или приближения от приемника) и их вращения вокруг оси, параметров вращения планет,колец Сатурна, что позволило уточнить их структуру, турбулентных потоков в солнечной фотосфере, траекторий спутников, контроль за термоядерными реакциями, а затем и в самых разнообразных областях физики и техники.

    1.3.2. Изучение Вселенной. Красное смещение.

    Доплеровский эффект играет одну из важнейших ролей в изучении истории и свойств Вселенной. В частности, это теория Большого Взрыва и явление разлёта объектов Вселенной.

    Красное смещение— наблюдаемое для всех далёких источников (галактики,квазары) понижение частот излучения, свидетельствующее о динамическом удалении этих источников друг от друга и, в частности, от нашей Галактики, т.е. о нестационарности (расширении)Метагалактики. Метагалактика - всё, что можно увидеть на данное время, весь обозримый космос.

    Хаббл открыл, что красное смещение для далёких галактик больше, чем для близких, и возрастает приблизительно пропорционально расстоянию (закон красного смещения, или закон Хаббла).

    Предлагались различные объяснения наблюдаемого смещения спектральных линий, и причину искали в распаде квантов, что оказалось теоретически невозможным. Между тем все данные наблюдений свидетельствуют о том, что красное смещение не зависит от частоты, относительное изменение частоты z = (n0-n)/n0 совершенно одинаково для всех частот излучения не только в оптическом, но и в радиодиапазоне данного источника (n0 - частота некоторой линии спектра источника, n - частота той же линии, регистрируемая приёмником; n0). Такое изменение частоты - характерное свойство доплеровского смещения и фактически исключает все другие истолкования красного смещения.

    В теории относительности доплеровское красное смещение рассматривается как совместный результат движения источника относительно приёмника (обычный эффект Доплера) и замедления течения времени в движущейся системе отсчёта (поперечный эффект Доплера, эффект специальной теории относительности). Если скорость системы источника относительно системы приёмника составляет v (в случае метагалактического красного смещения v — это лучевая скорость), то (c — скорость света в вакууме) и по наблюдаемому красному смещению легко определить лучевую скорость источника:

    Из этого уравнения следует, что при z—> ∞ скорость v приближается к скорости света, оставаясь всегда меньше её (v <с). При скорости v, намного меньшей скорости света (v << с), формула упрощается: . Закон Хаббла в этом случае записывается в форме v = cz = Hr (r — расстояние, Н — постоянная Хаббла). Для определения расстояний до внегалактических объектов по этой формуле нужно знать численное значение постоянной Хаббла Н. Знание этой постоянной очень важно и для космологии: с ней связан так называемый возраст Вселенной. Следует знать, что в космологии красное смещение понимается не как результат действительного существования скорости удалённой галактики относительно наблюдателя (галактики в среднем неподвижны в сопутствующей системе отсчёта, если не считать случайных, так называемых пекулярных скоростей), но как результат космологического расширения Вселенной.

    1.3.3. Измерение внегалактических расстояний

    Вплоть до 50-х гг. ХХ века внегалактические расстояния (измерение которых связано, естественно, с большими трудностями) сильно занижались, в связи с чем значение Н, определённое по этим расстояниям, получилось сильно завышенным. В начале 70-х гг. 20 века для постоянной Хаббла было принято значение Н = 53,5 (км/сек)/Мпк, обратная величина Т = 1/Н = 18 млрд. лет. По результатам последних наблюдений в 2005 году значение Н принято равным 72 (км/сек)/мегапарсек.

    Фотографирование спектров слабых (далёких) источников для измерения красного смещения, даже при использовании наиболее крупных инструментов и чувствительных фотопластинок, требует благоприятных условий наблюдений и длительных экспозиций. Для галактик уверенно измеряются смещения z = 0,2, соответствующие скорости v = 60000 км/сек и расстоянию свыше 1 Гпк. При таких скоростях и расстояниях закон Хаббла применим в простейшей форме (погрешность порядка 10%, т.е. такая же, как погрешность определения Н). Квазары в среднем в сто раз ярче галактик и, следовательно, могут наблюдаться на расстояниях в десять раз больших (если пространство евклидово). Для квазаров действительно регистрируются z = 2 и больше. При смещениях z = 2 скорость v = 0,8 с = 240000 км/сек. На таких расстояниях уже сказываются специфические космологические эффекты - нестационарность и кривизна пространства-времени; в частности, становится неприменимым понятие единого однозначного расстояния (одно из расстояний - расстояние по красному смещению - составляет здесь r = v/H = 3,3 Гпк), поскольку расстояния зависят от принимаемой модели Вселенной и от того, к какому моменту времени они отнесены. Поэтому характеристики расстояния до столь удалённых объектов обычно пользуются просто величиной красного смещения.

    Размеры Метагалактики имеют зависимость от метода, при помощи которого определяются космические расстояния. Поэтому расстояния могут быть сопутствующими и собственными. Собственные размеры соответствуют, но приблизительно, расстоянию до того места, где некий удалённый объект находился в определённый момент времени космологического, измеренного по эффекту Доплера. При этом учитывается фактор расширения Вселенной. Сопутствующиерасстояния определяются без учёта расширения пространства. Применяя оба метода, расстояния всегда получаются различными в любой момент, кроме момента самого наблюдения.Последние измерения самого удалённого объекта – реликтового излучения – дают значение порядка 14 млрд. парсек. Такие размеры получились по всем направлениям, из чего следует, что Метагалактика имеет формы шара диаметром почти 93 млрд. световых лет. Если же посчитать его объём, то он составит около 11,5 трлн. Мпк3. Но известно, что сама Вселенная гораздо обширнее границ наблюдений. Самая же дальняя из обнаруженных галактик – UDFj-39546284. Она видима лишь в инфракрасном диапазоне – до неё 13,2 млрд. световых лет, и предстаёт она в таком виде, какою была, когда Вселенной исполнилось всего 480 млн. лет. Узнать о том, что находится за пределами Метагалактики, о том, что представляет собой определенный объект Вселенной в данный момент времени.

    1.3.4. Изучение экзопланет.

    Рис.3.Спектрографичес-кий метод.

    Здесь будет рассмотрен метод обнаруженияэкзопланет, известен какспектрометрическоеизмерение лучевой (радиальной) скорости звёзд или как метод Доплера. Это один из самых распространённых методов, с его помощью было открыто множество экзопланет.

    С его помощью можно обнаружить планеты с массой не меньше нескольких массЗемли, расположенные в непосредственной близости от звезды, ипланеты-гигантыс периодами обращения примерно до 10 лет. Планета, обращаясь вокруг звезды, как бы раскачивает её, и мы можем наблюдать доплеровское смещение спектра звезды.
    Этот метод позволяет определить амплитуду колебанийрадиальной скоростидля пары «звезда — одиночная планета», массу звезды, период обращения,эксцентриситети нижнюю границу значения массы экзопланеты{\displaystyle M_{j}\sin \alpha }. Угол{\displaystyle \alpha } междунормальюк орбитальной плоскости планеты и направлением на Землю современные методы измерить не позволяют. Наданныймоментэтимметодомудалосьоткрыть548экзопланетв463планетарныхсистемах.В53изнихболеечемоднапланета.

    У этого метода есть ряд существенных ограничений:

    1. Пятна на светиле препятствуют приему действительного спектра звезды и связанной с ним системы.

    2. Расчеты не статичны из-за постоянного движения Земли по своей орбите.

    3. Расстояние до звезды с экзопланетой ограничено 160 световыми годами, иначе звездная величина светила не позволит получить точных значений.

    4. Спектрометр улавливает только воздействие на звезду крупных по массе планет, планеты, подобные планетам земной группы Солнечной системы, обнаружить пока невозможно.

    5. Смещение звезды не может быть зарегистрировано, если система лежит на прямой, направленной к ней из точки наблюдения (Земли).

    [...]

    2.1.Протокол эксперимента

    по изучению эффекта Доплера при помощи акустических волн

    Объект – движущийся источник звука (записи – модели космических объектов). Были подготовлены монотонные звуки, условно соответствующие некоторым видам

    Направление – от вектора движения зависит изменение поведения волн, получаемых приемником.

    Оценочная скорость – принятая скорость движения объекта. В данном опыте «бег» ≈ 2,5 м/с, «быстрый шаг» ≈ 1,4 м/с, «шаг» ≈0,9 м/с

    Среда – отражает зависимость поведения волн от других объектов и повышает точность эксперимента.

    Частота – получена через период колебаний, полученный в графике (получен при звукозаписи, пакет графиков будет представлен на защите). [протокол в файле]

    Эффект Доплера можно проследить на звуковых волнах и провести аналогию с изучением космических объектов посредством волн другого типа.

    • 1)Направление движения объекта определяет изменение частоты испускаемых им волн относительно приемника: приближаясь к нему, объект увеличивает частоту испускаемых им волн, а при его отдалении частота, напротив, уменьшается. Яркий пример – проведенные нами опыты с «черной дырой», «желтым карликом».
    • 2)Скорость объекта определяет, соответственно, быстроту этой самой частоты. [желтый карлик, красный гигант]
    • 3)Смена сред, где проводился эксперимент, позволила отследить зависимость характера распространения волн от окружающих объектов – например, частоты волн, отражающихся от стенок класса или коридора, не только более велики, но и растут быстрее, чем аналогичные показатели в актовом зале.
    • 4)Зная частотные и амплитудные значения волн, мы можем определить с определенной точностью характеристики источника. Именно он определяет собственную частоту и амплитуду колебаний. [Черная дыра и Желтый карлик]

    Мы можем не только проанализировать полученные данные. На их основе рассчитаем скорости, соответствующие примерным понятиям «шага», «быстрого шага» и «бега», в среднем значении для всех из «объектов».

    Используем формулы из пункта 1.2.4. из примера о неподвижном приемнике волн, в данном случае, звука. Из опыта мы получили: период, частоту принимаемых волн; в звукозаписывающей программе определили частоту собственных волн источника, и приняли скорость света в воздухе за константу. Выражая из формулы (в опытах с приближением минус меняется на плюс) скорость, получим, с учетом теории погрешностей, следующие результаты:

    Бег Быстрый шаг Шаг
    2,6±0,7 м/с 1,4±0,5 м/с 1±0,4 м/с

    Подобная практическая работа имеет не только научное, но и социальное, производственное значение: так, изучение эффекта Доплера вписывается в рамки программ, используемых в школе, и может помочь закрепить и подтвердить на практике такие знания, как в волновой физике: интерференция и сложение волн, сами характеристики волны и ее источника, и в астрономии: изучение объектов Вселенной, методы этого изучения. Эффект Доплера можно использовать и в быту: для измерения расстояния, скорости, навигации. Возможно, в будущем подобные функции будут доступны тем же смартфонам.

    3.1. Масштабность значения эффекта Доплера пропорциональна масштабности значения явлений волновой природы в физике: он в различных формулировках справедлив для любых движущихся относительно друг друга источника и приемника, позволяя определить зависимость между изменением испускаемых источником/источниками волн и их движением в пространстве, свойствами.

    3.2. Предыдущим выводом объясняется то, что основным методом изучения объектов, которые нельзя наблюдать воочию, является изучение их волновых характеристик в динамике, т.е., необходим эффект Доплера. Это соответствует современным астрофизическим (и не только) методам: так было подтверждено расширение Вселенной, открыты экзопланеты, измерены расстояния и скорости.

    3.3. Ограничения использования эффекта Доплера заключаются, главным образом, в трех аспектах: 1)техническом; 2)геометрическим; 3)теоретическом. Во-первых, не создана аппаратура, считывающая показатели дальних объектов, или она не точна; во-вторых, часто объекты скрыты друг другом или испускают волны, не разложимые на нужные для анализа; в-третьих, мы не знаем природы некоторых явлений. Так же, исследования осложняются ограниченностью скорости света при огромных расстояниях и некоторыми законами СТО (хотя их положительный эффект значителен даже в большей степени).

    3.4. Рассматриваемый эффект свойственен любым окружающим нас волнам, и потому может быть рассмотренным и использованным в быту, образовании, производстве. Опыты позволяют провести параллель с явлениями более сложной природы.

    Гипотеза подтвердилась частично: использование эффекта Доплера в новом понимании не является достаточным условием для научного прорыва. Тем не менее, его роль в них фундаментальна.

    Рыбальченко Марина Сергеевна. Россия, Свердловская область, г. Екатеринбург МАОУлицея №110 им. Л.К. Гришиной, 7 «А» класс

    На сегодняшний день воздушные шары играют важную роль в мировой экономике. Теперь дирижабли вновь выходят на рынок воздушного транспорта — там, где использование авиационной техники неэффективно или дорого.

    Современные управляемые аэростаты способны поднимать и транспортировать различные негабаритные и неделимые грузы большой массы — буровые вышки, ажурные металлические конструкции, передвижные комплексы различного назначения. Это значительно сокращает расходы и ускоряет процессы.

    Уже сегодня мировая потребность в дирижаблях различной грузоподъемности и назначения, по данным западных экспертов, составляет около 1300 единиц. Они могут использоваться в лесоразработках, при разгрузке судов, монтаже линий электропередач, доставке и сборке оборудования и частей нефтяных платформ, для геологоразведки и многих других целей.

    Цель работы: изучить воздухоплавание, рассмотреть действие Fарх, для того что бы описать модель воздушного шара и принцип поднятия его в воздух. Провести эксперимент, и доказать действия F арх .

    В ходе исследования проведен эксперимент, в результате которого удалось поднять термометр с помощью воздушных шаров.

    Итогом работы стала модель воздушного шара с подвешенным термометром, созданная из простых приборов. 

    Савин Андрей Михайлович Россия, Свердловская область, г. Екатеринбург Лицей №110 им. Л.К. Гришиной, 8 «Б» класс Научный руководитель:Токмакова Наталья Васильевна

    В настоящее время участились случаи потери людей в незнакомой местности. Одной из причин служит отсутствие возможности вовремя зарядить портативные электронные устройства, применяемые в качестве компасов и карт. Для выживания человека в трудных условиях необходимы огонь и вода. Созданное устройство основано на взаимодействии процессов нагревания и охлаждения. Это устройство может помочь зарядить свой гаджет военным, рыбакам, охотникам, туристам и людям, временно оставшимся без электричества, подать сигнал спасения.

    Цель данного проекта - создание прототипа теплового генератора для зарядки электронных маршрутизаторов и карманных гаджетов, с меньшими стоимостью и весом, так как на данный момент на рынке представлено несколько подобных преобразователей по высокой цене.

    В ходе работы был исследован принцип действия для создания портативного зарядного устройства. Сравнены виды металлов и термопар. Выбран оптимальный металл для изготовления термопар. Проанализированы существующие аналоги тепловых генераторов.

    Собран малогабаритный, недорогой портативный аппарат, основанный на элементах Пельтье. Аппарат протестирован в полевых условиях.

    Фрезе Игорь Алексеевич. Россия, Свердловская область, г. Екатеринбург. Лицей №110 им. Л.К.Гришиной. 10 "Б" класс.

    В современном мире существует проблема высокого износа дорог из-за низкого качества асфальтобетонной смеси. Данный проект посвящен подбору оптимального процентного содержания битума в ЩМАС (Щебеночно-Мастичный Асфальтобетонной Смеси). В ходе работы было подобрано уравнение для расчета оптимального процентного содержания битума в смеси, в уравнение подставлены известные процентные показатели. Я вывел оптимальный процентный состав битума в щебеночно-мастичной асфальтобенной смеси, который повышают износостойкость асфальта большую, чем у существующих аналогов. 

    Горожанкина Дарья Владимировна Свердловская область, г. Екатеринбург, Лицей № 110 им. Л.К. Гришиной,10 «Б» класс Научный руководитель: Токмакова Наталья Васильевна

    Данная тема актуальна, так как экология является важнейшим фактором для жизнедеятельности, но, к сожалению, люди об этом не задумываются. На сегодняшний день экология находиться в плачевном состоянии.

    Ученые считают, что началом всех глобальных проблем послужила научно−техническая революция. В свою очередь я считаю, что в загрязнении окружающей среды виноват не человеческий прогресс, а неправильная утилизация и переработка отходов во вторсырье, что, впоследствии, наносит ущерб экологии.

    Существует проблема в сортировке ТБО, которая заключается в том, что на данный момент практически нет устройств, определяющих плотность твердых тел без их взаимодействия с жидкостью.

    Работа посвящена глубокому изучению проблем сортировки твердых бытовых отходов, а также создана новая технология по определению материала твердых бытовых отходов. Так как распознавание материала в жидкой среде невозможно, был создан новый метод для определения вида материала твердых бытовых отходов на основе цветового штрих-кода. Для определения цвета используется модуль датчика цвета TCS230 на основе платы Arduino с аналоговым выходом.

    Созданный метод упростит процесс утилизации твердых бытовых отходов, и улучшит мировую экологию. В будущем планируется сборка изделия «Умный контейнер» с использованием датчика TCS230 c аналоговым выходом.

    Казанцев Алексей Игоревич Россия, Свердловская обл., г. Екатеринбург, лицей №110 10 «Б» класс.

    В конце 80-х, начале 90-х годов XX века, Виктор Степанович Гребенников, российский энтомолог, Заслуженный эколог России, проводил эксперименты с ЭПС (Эффектом Полостных Структур), после чего спроектировал и построил собственный гравитоплан, на котором передвигался по окрестностям Новосибирска и Новосибирской области. Сейчас этот аппарат разобран, а его гипсовая копия находится в Музее агроэкологии и охраны окружающей среды, где работал сам Гребенников.

    В своей работе, я собрал всю существующую информацию об Эффекте Полостных Структур, о гравитоплане Гребенникова, других существующих гравилётах и о теориях гипотетических всепроникающих сред.

    Описанная Гребенниковым его физическая модель ЭПС и работы гравитоплана имеет недоработки и должна быть тщательно изучена. Проведённые мной опыты с ЭПС подтверждают существование этого эффекта.

    Другие варианты гравилётов, предложенные учеными 20-го века в большинстве случаев не имеют подтверждённого научного обоснования. Но существуют проекты, которые не вызывают вопросов у современных ученых, как например гравилёт Успенского.

    Теории гипотетических всепроникающих сред схожи между собой, и можно выдвинуть гипотезу о том, что они описывают одно явление или объект.

    В настоящее время для обработки астрономических изображений необходим источник оптического излучения с постоянной интенсивностью в широком диапазоне длин волн. Все источники оптического излучения, дающие непрерывный спектр, имеют низкую эффективность в коротковолновой части спектра. Для решения этой проблемы астрономы используют два метода: первый метод заключается в использовании синего фильтра при съемке спектра источника непрерывного излучения - лампы накаливания, а второй метод предполагает создание нового источника излучения, состоящего из лампы накаливания и необходимых светодиодов, имеющих непрерывный спектр, которые повышают эффективность в синей и ультрафиолетовой частях спектра.

    Абстракт


    Целью нашей проектной деятельности являлось моделирование и создание регулируемого источника оптического излучения с постоянной интенсивностью в широком диапазоне длин волн.

    Для решения задачи использованы спектрограф низкого разрешения, газоразрядная лампа линейчатого спектра и источник непрерывного спектра на основе галогенной лампы и светодиодов. Для отождествления линий газоразрядной лампы использовался спектр Солнца, полученный при той же конфигурации прибора. Составленный нами атлас линий газоразрядной лампы позволил построить дисперсионную функцию и измерить параметры спектрографа. В ходе работы мы также наблюдали линии излучения в спектрах нагретых солей натрия, калия и кальция. Были получены спектры для 12 светодиодов разных типов. Эти данные были использованы при моделировании суммарного спектра лампы и светодиодов.

    Тестирование источника непрерывного спектра на основе галогенной лампы и светодиодов показало, что он позволяет получить требуемые характеристики.

    Введение 

    В нашей работе мы описываем источник оптического излучения с постоянной интенсивностью в широком диапазоне длин волн, созданный для оптоволоконного спектрографа высокого разрешения Коуровской АО УрФУ [1], на основе сочетания лампы накаливания, светоизлучающих диодов и корректирующего фильтра.

    Конструкция источника оптического излучения с постоянной интенсивностью в широком диапазоне длин волн

    В цилиндрическом алюминиевом корпусе установлены галогенная лампа и 12 светодиодов, в верхней части корпуса расположена плата контроллера светодиодов и вентилятор системы охлаждения (Рис. 1). Свет от всех источников многократно переотражается от полированных внутренних стенок корпуса. В выходной порт установлено матовое стекло и корректирующий фильтр Hoya 80A [2]. Яркость светодиодов регулируется методом широтно-импульсной модуляции. Частота модуляции — 100Гц. Для связи с персональным компьютером используется интерфейс RS485. Система команд позволяет изменять яркость каждого светодиода линейно от 0 до 100 условных единиц, включать/выключать галогенную лампу и все устройство в целом, данные о яркости сохраняются в энергонезависимой памяти контроллера.

    Экспериментальная установка

    Для измерения параметров источника излучения использовалась экспериментальная установка, состоящая из призменного спектрографа низкого разрешения (Рис. 2) и ПЗС-камеры Allied Vision Prosilica GT1380 [3]. Установка обладает следующими характеристиками: рабочий диапазон от 3800 до 7000А; среднее значение дисперсии – 2.4 А/пиксель; спектральное разрешение на длине волны 5900А R=500. Высокое пропускание в ультрафиолетовой части (3800-4000 А) достигается за счет призм, изготовленных из стекла NBAK-4 [4]. Для калибровки спектров по длине волны использовалась газоразрядная лампа Ne-2 с Ne-Ar наполнением.

    Выбор светоизлучающих диодов и тестирование источника излучения

    Для начала мы получили спектры 12 различных светодиодов, затем, подбирая их относительную светимость, выбрали из диодов те, которые понадобились нам при моделировании суммарного спектра плоского поля на языке программирования Python. Моделирование заключалось в сложении спектров галогенной лампы с корректирующим фильтром Hoya 80A и следующих светодиодов: LED 365nm, LED 390nm, LED 430nm, LED 660nm. Отклонение интенсивности в модельном спектре (Рис. 3) от среднего значения не превышает 20 % в требуемом диапазоне 3800-7000А. 

    Используя выбранные светодиоды, мы получили реальный суммарный спектр (Рис. 4). Измерения показали, что интенсивности используемых светодиодов недостаточно для достижения модельного спектра. Для этого необходимо увеличивать количество диодов L53MBC (430nm), 390nm, 365nm. Конструкция прибора позволяет легко это сделать.

    Заключение

    Результатом нашей проектной деятельности является источник оптического излучения, имеющий значительное повышение интенсивности в коротковолновом диапазоне относительно интенсивности в спектре галогенной лампы накаливания с корректирующим фильтром. Нам не удалось достичь необходимой интенсивности излучения в синей части спектра, используя имевшиеся у нас светодиоды. Увеличение их количества позволит решить эту проблему. Изменения конструкции прибора для этого не потребуется.

    Список литературы

    1. Krushinsky, V. V.; Popov, A. A.; Punanova, A. FUpgrade of the fiber-fed spectrograph of the Kourovka Astronomical Observatory 1990-3413 ASTROPHYSICAL BULLETIN Россия 69 2014 год 4.

    2. http://www.hoyaoptics.com/color_filter/ir_transmit...

    3. https://www.alliedvision.com/en/products/cameras/d...

    4. http://www.schott.com/advanced_optics/english/abbe...

    Подписка на новости
    Контакты

    Адрес: г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка 145, к. 1119 (на карте)

    Тел.: +7 (343) 355-93-88

    info@cosmoport.club